KR20070102926A - 공기식 스프링-댐퍼 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기식 스프링-댐퍼 유닛에 관한 것으로서, 상기 유닛은 압축 공기로 채워진 작업 챔버(2, 3)를 구비하고, 상기 작업 챔버는 각각 롤링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈(7, 8, 9)에 의해서 적어도 부분적으로 제한되며, 이 경우 상기 작업 챔버는 위·아래로 배치되어 있고, 관류 가능한 드로틀 밸브를 통해 서로 연결되어 있으며, 이 경우 2개의 작업 챔버는 하나의 공통적인 포트 형상 하우징(4) 내부에 배치되어 있고, 피스톤(6)에 의해서 분리됨으로써, 하나의 작업 챔버(2)는 피스톤 정면에 배치되어 있으며, 다른 작업 챔버(3)는 피스톤 후면에 배치되어 있고, 피스톤 로드(5)를 부분적으로 감싸며, 피스톤 및 피스톤 로드는 각각 롤링 벨로우즈(7, 8)에 의하여 하우징 내부에서 밀봉된 상태로 가이드 된다.

Description

공기식 스프링-댐퍼 유닛 {PNEUMATIC SPRING SHOCK ABSORBER UNIT}
본 발명은 특히 차량 런닝 기어용의 공기식 스프링-댐퍼 유닛에 관한 것으로서, 상기 유닛은 차체와 런닝 기어 사이에 배치되어 있고, 압축 공기로 채워진 2개의 작업 챔버를 구비하며, 상기 작업 챔버는 각각 롤링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈의 형태로 된 가동 벽에 의해서 적어도 부분적으로 제한되고, 상기 롤링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈는 회전 대칭 바디의 외부 윤곽을 따라, 바람직하게는 실린더 면으로서 형성된 하우징 부분을 따라 적어도 부분적으로 롤링되며(롤링 콘투어(contour)), 이 경우 상기 작업 챔버는 위·아래로 배치되어 있고, 관류 가능한 드로틀 밸브를 통해 서로 연결되어 있으며, 주 부하 방향으로 스프링력이 가해지는 경우에는 하나의 작업 챔버의 부피가 줄어들고, 다른 작업 챔버의 부피는 확대되거나 또는 변동 없이 유지된다.
2004년 7월 29일자 독일 특허 출원서 제 103 11 263 B3호는 공기 감쇠되는 공기식 스프링을 보여주며, 이 경우에는 2개의 작업 챔버 및 3개의 롤링 벨로우즈가 제공되었다. 이 경우 직경 상으로 볼 때 가장 큰 롤링 벨로우즈는 스프링 경로에 대한 공기식 스프링의 탄성율을 결정하고, 포트 형상의 상부 하우징 부분과 하부 하우징 부분 사이에 배치되어 있다. 자체 내에서 작용하는 탄성력을 보상하는 상기 2개의 추가 벨로우즈는 포트 형상의 하부 하우징 부분과 롤링 튜브 사이에 배 치되어 있으며, 상기 롤링 튜브는 포트 형상의 상부 하우징 부분 내부에 고정되어 있고, 포트 형상의 하부 하우징 부분 내부로 돌출한다. 상기 롤링 튜브의 원통형 벽 내부에 있는 드로틀 보어를 통해서는 공기가 2개의 작업 챔버 사이에서 흐를 수 있다. 본 실시예에서는 반사 대칭으로 배치된 상기 2개의 하부 벨로우즈가 공기식 스프링을 축 방향으로 가이드 함으로써, 마찰은 스프링 행정 동안에 대폭 줄어든다. 그러나 본 시스템에서는 스프링력이 가해질 때에는 2개 작업 챔버의 부피가 축소되고, 스프링력이 해제될 때에는 부피가 재차 확대된다. 스프링력이 가해질 때 두 가지 부피가 축소됨으로써, 두 개의 작업 챔버 내에서 압력 및 가스 밀도는 상승하지만, 단점적으로 드로틀 밸브에서의 동적인 압력차는 상승하지 않는다. 이와 같은 사실은 재차 보다 높은 압력에서도 단지 약간만 상승하는 에너지 전환을 야기한다. 다시 말해, 상대적으로 적은 소산 및 그와 더불어 상대적으로 낮은 감쇠 효과를 야기한다.
미국 특허 제 5,180,145호는, 롤링 벨로우즈에 의해서 각각 부분적으로 제한된 상부 작업 챔버 및 하부 작업 챔버를 갖춘, 특히 전자 유동학적인 유체로 작동하는 댐퍼를 개시한다. 상기 댐퍼는 전체 높이가 낮음에도 불구하고 상대적으로 큰 행정을 허용하고, 상기 간행물에 공개된 한 실시예에서는 단순한 공기식 스프링과도 조합될 수 있으며, 상기 공기식 스프링의 유일한 작업 챔버는 롤링 벨로우즈에 의해서 외부로 마찬가지로 부분적으로 제한된다. 그러나 이와 같이 각각 상이한 매체들로 작동하는 댐퍼 및 스프링의 조합은 복잡성을 높이고, 그와 더불어 부품의 비용도 높여준다. 추가적으로, 특히 전자 유동학적인 유체의 리사이클링은 라이프 사이클-매니지먼트에서 가능한 문제들을 내포한다.
독일 공개 특허 출원서 제 3436664 A1호는 멤브레인-공기식 스프링을 개시하며, 상기 스프링도 마찬가지로 탄성 및 감쇠 효과를 제공하고, 상이한 크기의 2개의 작업 챔버를 구비하며, 상기 작업 챔버는 각각 롤링 벨로우즈에 의해서 부분적으로 부분적으로 외부로 제한되어 있다. 상기 롤링 벨로우즈들은 상호 지지 작용하고, 축 방향으로 이동 가능하고 중공 피스톤으로서 형성된 하우징 부분들의 외부 실린더 면 상에서 롤링된다. 상이한 크기의 작업 챔버들은 드로틀 개구가 제공된 벽에 의해서 분리되어 있다. 상기 드로틀 개구를 통하여 공기가 하나의 작업 챔버로부터 다른 챔버 내부로 유입될 수 있으며, 이때 형성되는 소산은 감쇠 작용을 발생시킨다. 그러나 상기 멤브레인-공기식 스프링은, 중공 피스톤으로서 형성된 하우징 부분들이 분리벽 내부에서 가이드 되는 중앙 로드와 연결되어 있는 기본적인 구조 면에서 상당한 마찰 손실과 결부되어 있다. 그럼으로써, 스프링-댐퍼-시스템이 주로 점핑할 수 있도록 하기 위하여 달성되어야만 하는 최소 파워가 필요하다. 이와 같은 최소 파워 아래에서는 모든 진동이 감쇠되지 않은 상태로 그리고 비탄성적인 상태로 전달된다. 분리벽 내에서 가이드 되는 강성의 연결 로드가 외부 프레임으로 대체되는 상기 간행물에 기술된 추가의 한 실시예는 전체 크기 때문에 특히 차량의 카아던식 서스펜션에는 거의 사용될 수 없다.
독일 공개 공보 제 24 06 835호는 탄성- 및 감쇠 장치를 개시하며, 이 장치에서는 2개의 작업 챔버, 즉 하나의 댐퍼 챔버 및 하나의 탄성 챔버가 드로틀 밸브를 통해 서로 연결되어 있다. 두 개의 작업 챔버는 주름 벨로우즈 또는 롤링 벨로 우즈의 형태로 된 가동 벽에 의해서 적어도 부분적으로 제한되어 있기 때문에, 상이함 부피를 가질 수 있다. 2004년 7월 29일자 독일 특허 출원서 제 103 11 263 B3호에 개시된 공기식 스프링과 달리, 본 경우에는 스프링력이 가해질 때 상기 탄성 챔버의 부피는 축소되고, 댐퍼 챔버의 부피는 확대되며, 스프링력이 해제될 때에는 그와 반대이다. 상기와 같은 시스템이 본래부터 갖고 있는 특징은, 부하가 증가함에 따라 감쇠 작용/감소 동작은 상승하는 한편, 정상적인 유압식 감쇠는 단 하나의 부하단을 위해서만 설계되었고, 예를 들어 부하 상승의 경우에는 불리하게 변동된다(낮아진다). 그러나 상기 독일 공개 공보 제 24 06 835호에 개시된 탄성- 및 감쇠 장치에서 부하가 증가하면, 탄성 챔버 및 감쇠 챔버 내부의 가스 압력은 증가하고, 그와 연관된 가스 밀도의 상승으로 인하여 드로틀 밸브에서는 동적 압력차가 확대된다. 이와 같은 사실은 재차 에너지 전환을 확대시킨다. 다시 말해, 상승된 소산 및 그와 더불어 더 큰 감쇠 효과를 야기한다. 상기 공개문에서도 도시된 모든 유형의 실시예에서는 시스템 내부에서 나타나는 현저한 마찰이 단점이 됨으로써, 다른 무엇보다도 스프링-댐퍼-시스템을 작동시키기 위한 최소 파워가 필요하게 된다.
독일 특허 출원서 제 101 15 980호는 하나의 실린더 하우징 내부에서 이동 가능한 및 상기 하우징에 대하여 밀봉된 피스톤을 구비한 가스 스프링-댐퍼-유닛을 개시하며, 상기 피스톤은 2개의 작업 챔버로 분할된다. 이 경우 피스톤 정면에 놓여 있는 탄성 챔버 내지 스프링 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 축소된다. 피스톤 후면에 있고 피스톤 로드를 포함하는 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 반대로 확대된다. 상기 댐퍼 챔버는 롤링 벨로우즈에 의해서 부분적으로 외부로 제한되어 있다. 이 경우 피스톤 내부에 있는 드로틀 밸브는, 관류 방향에 따라 상이한 유동 저항이 존재하고, 층 형태의 흐름으로부터 와류 형태의 흐름으로의 변환 장소가 적응되도록 형성되었다. 본 간행물에서도 피스톤이 실린더 내부에서 가이드 됨으로써, 마찰 문제는 아직까지 만족스럽게 해결되지 않았다.
기본적인 구조 측면에서 유사하고 독일 공개 특허 출원서 제 199 32 717 A1호에 개시된 장치에 대해서도 동일한 내용이 적용된다. 상기 간행물에도 하나의 실린더 하우징 내부에서 이동할 수 있는 밀봉된 피스톤을 구비한 가스 스프링-댐퍼-유닛이 개시되어 있으며, 상기 피스톤은 2개의 작업 챔버로 분할된다. 피스톤 정면에 있는 탄성 챔버 및 스프링 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 축소되는 한편, 피스톤 후면에 있고 피스톤 로드를 포함하는 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 반대로 확대된다. 상기 댐퍼 챔버는 롤링 벨로우즈에 의해서 부분적으로 외부로 제한되어 있다. 이때 피스톤 내부에 있는 드로틀 밸브는 스프링 플레이트가 제공된 밸브로서 형성되었으며, 이 경우 상기 스프링 플레이트 및 밸브 횡단면은 관류 방향에 따라 형성되어 있다.
본 발명의 목적은, 설치 공간이 작고 예를 들어 승용차에도 적합하며, 구조적인 복잡성을 배가시키지 않으면서 종래의 탄성- 및 감쇠 장치의 설치 공간에 장착될 수 있고, 음향적인 문제를 야기할 수 있거나 또는 스프링-댐퍼-시스템을 작동시키기 위한 최소 파워를 필요로 하는 - 특히 건조한 - 마찰을 전혀 갖지 않으며, 마지막으로 단 하나의 매체만으로 작동하고, 간단한 조치를 통해서 다양한 부하 상 황에 대하여 설계될 수 있는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징에 의해서 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속항에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 공기 스프링-댐퍼 유닛의 2개의 작업 챔버는 하나의 공통적인 포트 형태의 회전 대칭 하우징 내부에 배치되어 있고, 상기 하우징 내부에서 축 방향으로 이동 가능하고 하나의 피스톤 로드의 헤드 단부에 있는 회전 대칭 피스톤에 의하여 분리됨으로써, 하나의 작업 챔버는 피스톤 정면에 배치되어 있으며, 다른 작업 챔버는 피스톤 후면에 배치되어 있고, 피스톤 로드를 부분적으로 감싼다. 피스톤 및 피스톤 로드는 각각 롤링 벨로우즈에 의해서 상기 회전 대칭 하우징 내부에서 밀봉된 상태로 가이드 되며, 상기 피스톤 및 피스톤 로드의 외부면 그리고 상기 하우징의 내부면은 각각 적어도 부분적으로 회전 대칭 롤링 콘투어로서 형성되었다.
상기와 같은 공기식 스프링-댐퍼 유닛은 높은 부하에서도 작은 전체 크기를 갖고, 각각 롤링 벨로우즈에 의해서 피스톤 및 피스톤 로드를 분리 및 밀봉함으로써 상기 회전 대칭 하우징 내부에서 발생하는 현저한 마찰을 회피하며, 즉각적이고 쾌적한 "점핑"을 위해 제공한다. 추가적으로, 단 하나의 공통적인 포트 형태의 회전 대칭 하우징 내부에 배열하는 방식은 거친 주변 조건에 대하여 완화된 캡슐을 가능하게 하는데, 이 경우에는 예를 들어 원통형 하우징과 피스톤 로드 또는 연결 포인트 사이에 주름 벨로우즈가 사용된다.
한 바람직한 실시예에서, 피스톤과 하우징 사이에는 피스톤 정면에 대하여 밀봉시키는 제 1 롤링 벨로우즈 그리고 피스톤 후면에 대하여 밀봉시키는 제 2 롤링 벨로우즈가 배치되어 있으며, 피스톤 로드와 하우징 사이에는 피스톤으로부터 이격된 제 3 롤링 벨로우즈가 배치되어 있다.
상기와 같은 형태로 배치된 3개의 벨로우즈를 구비한 실시예는 예를 들어 포트 형태의 원통형 하우징 내에서 이루어지는, 런닝 기어와 연결된 상기 공기식 스프링-댐퍼 유닛의 부분들의 피스톤 및 피스톤 로드의 정확하고 안전한 가이드를 가능하게 하며, 이와 같은 사실은 차체와 연관되어 있다. 그럼으로써, 공기식 스프링-댐퍼 유닛에 작용하는 횡력, 즉 런닝 기어 파워도 상기 공기식 스프링-댐퍼 유닛의 축에 대하여 법선으로 전달될 수 있으며, 이와 같은 내용은 통상적인 공기식-감쇠 시스템에서는 제한적으로만 가능하다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 피스톤 정면을 밀봉시키는 제 1 롤링 벨로우즈는 피스톤 정면 쪽으로 개방되어 있으며, 피스톤 후면을 밀봉시키는 제 2 롤링 벨로우즈 그리고 제 3 롤링 벨로우즈는 피스톤 로드와 회전 대칭 하우징 사이에서 피스톤 후면 쪽으로 개방되어 있다. 다시 말해 이와 같은 실시예에서는, 피스톤에 있는 롤링 벨로우즈들이 서로 반사 대칭으로 배치되어 있고, 피스톤 외부면에서는 적어도 부분적으로 동일한 롤링 콘투어를 사용하며, 이와 같은 사실은 재차 전체 크기를 현저하게 줄여준다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈는 동일하게 작용하는 직경을 가지며, 이 경우 바람직하게 상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈에서 작용하는 직경은 상기 제 3 롤링 벨로우즈에서 작용하는 직경보다 더 크다.
본 발명에 따른 공기식 스프링-댐퍼 유닛에서 롤링 벨로우즈를 상기와 같이 배열함으로써 실현되는 적층 배치된 작업 챔버 및 롤링 벨로우즈-구조에 의해서 결정되는 "작용 직경"을 관찰해보면, 정적 상태, 즉 공기식 스프링-댐퍼 유닛의 정적 부하 상태 및 상기 2개 작업 챔버 사이의 압력 보상 상태에서는, 피스톤에 있는 상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈가 파워 방향 및 파워 크기 면에서 실제로 보상된다. 그럼으로써, 상기 부품들의 상호 작용시에는, 작용하는 지지 스프링이 제 3 롤링 벨로우즈에 의해서 형성되고, 자체 지지 파워도 제 3 롤링 벨로우즈에서 작용하는 직경에 의해서 결정된다.
자세히 살펴보면, 피스톤 후면에 배치되어 피스톤 로드를 둘러싸는 작업 챔버, 즉 제 2 및 제 3 롤링 벨로우즈에 의해서 제한되는 작업 챔버는 "탄성 챔버"로서 간주될 수 있다. 그에 비해 피스톤 정면에 배치되어 특히 제 1 롤링 벨로우즈에 의해 제한된 작업 챔버는 "감쇠 챔버"로서 표기될 수 있다. 그러나 이와 같이 작업 챔버를 "탄성 챔버" 및 "감쇠 챔버"로 단순하게 분류하는 것은 단지 주요 기능 및 중요한 특성들만을 기술한다. 물론 2개의 작업 챔버는 동적 상태에서는 탄성 특성뿐만 아니라 감쇠 특성도 갖는다.
본 발명에 따른 공기식 스프링-댐퍼 유닛에서는 주 부하 방향으로 스프링력이 가해질 때, 즉 상기 공기식 스프링-댐퍼 유닛의 축 방향으로 스프링력이 가해질 때에는, 지금까지 공지된 공기 감쇠 시스템과 달리 감쇠 챔버의 부피는 줄어드는 한편, - 구조적인 설계에 따라 - 탄성 챔버의 부피는 확대되거나 또는 변동 없이 유지된다.
상기와 같이 형성된 부피 및 롤링 벨로우즈를 위해 작용하는 직경에 의해서는, 전체 크기에 대해 상대적으로 큰 감쇠 효과가 발생하고, 설치 공간이 감소된 경우에는 원하는 크기의 감쇠 효과를 얻게 된다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 회전 대칭 피스톤의 외부면은 적어도 부분적으로 원추형 재킷으로서 형성되어 있고, 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈는 상이하게 작용하는 직경을 갖는다. 특별한 장점은, 상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈의 작용 직경이 각각 제 3 롤링 벨로우즈의 작용 직경보다 더 크다는 것이다. 이와 같이 발생되고, 상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈의 상이하게 작용하는 직경에 의해서 형성되는 차이 면(원형 링 면)에 의해서는, 피스톤에 작용하고 파워 방향 및 파워 크기에 따라 설정될 수 있는 차이 파워가 발생될 수 있고, 이와 같은 차이 파워에 의하여 전체 시스템의 특별한 부하 요건 또는 기하학적 요건들에 상응할 수 있다.
이와 같은 내용은 바람직하게, 제 1 롤링 벨로우즈의 작용 직경이 제 2 롤링 벨로우즈의 작용 직경보다 작음으로써 구현될 수 있다. 이로써 형성되는 차이 파워는 추가로 부하 방향으로, 다시 말해 제 3 롤링 벨로우즈에 의해서 형성된 탄성력에 대항하여, 피스톤을 포트 형상 원통형 하우징 내부로 더 깊게 "끌어당기며", 공기식 스프링-댐퍼 유닛을 단축하고자 시도한다. 그 경우 상기와 같은 단축은 보다 높은 작동 압력에 의해서 또는 제 3 롤링 벨로우즈의 확대에 의해서, 다시 말해 제 3 롤링 벨로우즈의 작용 직경의 확대에 의해서 저지될 수 있다. 제 3 롤링 벨로우즈의 작용 직경의 확대에 의해서는 계속해서 움직이는 롤링 벨로우즈 주름의 반경이 더 커지고, 그와 더불어 수명도 현저하게 연장된다. 이와 같은 공기식 스프링-댐퍼 유닛의 형성예는 전체 크기를 변동시킬 필요없이 그리고 "동일 부분-원리"를 최대한 사용함으로써, 즉 다량의 구조적 변형예들을 위하여 가급적 많은 동일한 부품들을 사용함으로써, 다수의 구성적인 적응 및 자유도가 허용된다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 포트 형상의 회전 대칭 하우징은 바람직하게 상부 영역이 차체에 고정되어 있고, 피스톤 로드의 하부 영역은 휠 서스펜션에 고정될 수 있다. 그럼으로써, 특히 승용차의 런닝 기어에 사용하는 경우에는 공기식 스프링-댐퍼 유닛이 휠 하우스 내부에 보호되고, 여러 번 장착하는 경우에는 주로 미리 제공된 설치 공간을 통과한다(패키지).
추가의 한 바람직한 실시예에서, 관류 가능한 드로틀 밸브는 스위칭- 또는 제어 가능한 밸브로서 형성되어 있고, 작업 챔버를 분리하는 회전 대칭 피스톤 내부에 배치되어 있다. 특히 자동차의 런닝 기어에 적용하는 경우에는, 감쇠 작업을 제어 및 조절함으로써 전체 차량 제어 안에 함께 결합시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 완전 브레이킹과 같은 안전 임계적인 상황에서는, 전방 축 및 후방 축의 조절 가능한 감쇠가 안티 블록킹 시스템(ABS) 또는 전자식 안정 통제(ESP)를 지원할 수 있다.
본 발명은 하나의 실시예를 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 공기 스프링의 영향을 받는 승용차 런닝 기어용의 본 발명에 따른 공기 스프링-댐퍼 유닛(1)을 보여준다. 공기 스프링-댐퍼 유닛은 압축 공기로 채워진 2개의 작업 챔버(2 및 3)를 포함한다. 압축 공기는 본 실시예에 자세하게 도시 되어 있지 않은 압축기를 통해, 해당 밸브 및 라인을 통해 공지된 방식으로 상기 작업 챔버 내부로 공급되고, 마찬가지로 상기 시스템을 통해 배출될 수 있다. 통상적으로 공기 스프링- 또는 레벨 조절 시스템은 압축 공기 설비/압축 공기 공급부 및 4개의 공기식 스프링 모듈 - 각각의 휠 마다 하나씩 - 로 이루어지며, 전체적으로 볼 때 하나의 제어 장치를 통해 조절된다.
작업 챔버(2 및 3)는 본 경우에 원통형으로 형성된 하나의 공통적인 포트 형상 하우징(4) 내부에 배치되어 있으며, 피스톤 로드(5)의 헤드 단부에 있고 회전 대칭식으로 형성된 피스톤(6)에 의해서 분리되어 있다. 피스톤(6)은 원통형 하우징(4) 내부에서 축 방향으로 이동 가능하다. 피스톤(6) 내부에는 상세하게 도시되지 않은 제어 가능한 드로틀 밸브가 배치되어 있고, 상기 드로틀 밸브를 통해 2개의 작업 챔버(2 및 3)가 연결되어 있다. 피스톤(6) 및 피스톤 로드(5)는 각각 롤링 벨로우즈(7, 8 및 9)에 의하여 원통형 하우징 내부에서 밀봉된 상태로 가이드 된다. 상기 피스톤 및 피스톤 로드의 외부면(10 및 11) 그리고 상기 실린더의 내부면(12)은 각각 롤링 벨로우즈의 롤링을 위해 필요한 영역에 걸쳐 회전 대칭식 롤링 콘투어로서 형성되었다.
상기 원통형 하우징의 단부와 런닝 기어에 대한 하부 연결점(13) 사이에 있는, 주변 조건에 대한 보호 목적으로 제공된 주름 벨로우즈는 본 실시예에서는 상세하게 도시되어 있지 않다.
공기식 스프링-댐퍼 유닛은 또한 탄성적으로 형성된 스토퍼(14 및 15)를 포함하고, 상기 스토퍼는 금속 접촉이 형성되지 않도록 하기 위하여 압축 단계 최종 위치 또는 인장 단계 최종 위치에서 상응하는 부하가 가해질 때에 피스톤 경로/스프링 경로를 제한한다.
상기 회전 대칭식 피스톤(6)의 외부면은 위로 가면서 점차 좁아지는 원추형 재킷으로서 형성되었다. 그럼으로써, 제 1 롤링 벨로우즈(7) 및 제 2 롤링 벨로우즈(8)는 상이하게 작용하는 직경(16 및 17)을 갖게 되고, 상기 직경은 각각 제 3 롤링 벨로우즈(9)에 작용하는 직경(18)보다 더 크다. 제 1 롤링 벨로우즈에 작용하는 직경(16)은 제 2 롤링 벨로우즈에 작용하는 직경(17)보다 작다. 이와 같이 상이하게 작용하는 직경(16 및 17)에 의해서는, 피스톤에 작용하면서 위로 향하는 차이 파워를 발생하는 차이 면(원형 링 면)이 형성된다.
상기 개별적으로 작용하는 직경들은 피스톤(6) 및 하우징(4)의 마주 놓인 회전 대칭식 콘투어의 협력에 의해서 형성되고 영향을 받는다.
상기 차이 파워는 피스톤을 포트 형상 하우징 내부로 더 깊게 "끌어당긴다". 그러나 제 3 롤링 벨로우즈(9)는, 상기 차이 파워가 정적 또는 동적 부하에 추가로 흡수될 수 있을 정도의 크기로 설계된 작용 직경(18)을 갖는다. 그럼으로써, 제 3 롤링 벨로우즈(9)는 지속적으로 움직이는 롤링 주름(19) 내부에서 상대적으로 큰 반경을 갖게 되고, 그와 더불어 매우 높은 부하 유격 강도를 갖게 된다.
공기식 스프링-댐퍼 유닛은 차체 측에서 스프링 레그-헤드 베어링(20)을 통하여 차량과 공지된 방식으로 연결되어 있다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 공기식 스프링-댐퍼 유닛 2: 작업 챔버(댐퍼 챔버)
3: 작업 챔버(스프링 챔버) 4: 원통형 하우징
5: 피스톤 로드 6: 피스톤
7-9: 롤링 벨로우즈 10-12: 롤링 콘투어를 갖는 면
13: 연결점 14, 15: 탄성 스토퍼
16-18: 작용 직경 19: 롤링 주름
20: 스프링 레그-헤드 베어링

Claims (9)

  1. 특히 차량 런닝 기어용의 공기식 스프링-댐퍼 유닛으로서,
    상기 유닛은 차체와 런닝 기어 사이에 배치되어 있고, 압축 공기로 채워진 2개 이상의 작업 챔버를 구비하며, 상기 작업 챔버는 각각 롤링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈의 형태로 된 가동 벽에 의해서 적어도 부분적으로 제한되고, 상기 롤링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈는 회전 대칭 바디의 외부 윤곽을 따라 적어도 부분적으로 롤링되며, 상기 작업 챔버는 위·아래로 배치되어 있고, 관류 가능한 드로틀 밸브를 통해 서로 연결되어 있으며, 주 부하 방향으로 스프링력이 가해지는 경우에는 하나의 작업 챔버의 부피는 줄어들고, 다른 작업 챔버의 부피는 확대되거나 또는 변동 없이 유지되는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛에 있어서,
    2개의 작업 챔버(2, 3)가 하나의 공통적인 포트 형태의 회전 대칭 하우징(4) 내부에 배치되어 있고, 상기 회전 대칭 하우징(4) 내부에서 축 방향으로 이동 가능하고 하나의 피스톤 로드(5)의 헤드 단부에 있는 회전 대칭 피스톤(6)에 의하여 분리됨으로써, 하나의 작업 챔버(2)는 피스톤 정면에 배치되어 있으며, 다른 작업 챔버(3)는 피스톤 후면에 배치되어 있고, 피스톤 로드를 부분적으로 감싸며,
    상기 피스톤(6) 및 피스톤 로드(5)가 각각 롤링 벨로우즈(7, 8, 9)에 의하여 상기 하우징(4) 내부에서 밀봉된 상태로 가이드 되며,
    상기 피스톤(6) 및 피스톤 로드(5)의 외부면(10, 11) 그리고 상기 하우징의 내부면(12)이 각각 적어도 부분적으로 회전 대칭 롤링 콘투어로서 형성된 것을 특 징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤(6)과 회전 대칭 하우징(4) 사이에는 피스톤 정면에 대하여 밀봉된 제 1 롤링 벨로우즈(7) 그리고 피스톤 후면에 대하여 밀봉된 제 2 롤링 벨로우즈(8)가 배치되어 있으며,
    상기 피스톤 로드(5)와 회전 대칭 하우징(4) 사이에는 피스톤(6)으로부터 이격된 제 3의 롤링 벨로우즈(9)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    피스톤 정면을 밀봉하는 상기 제 1 롤링 벨로우즈(7)가 피스톤 정면 쪽으로 개방되어 있으며,
    피스톤 후면을 밀봉하는 상기 제 2 롤링 벨로우즈(8) 그리고 피스톤 로드(5)와 원통형 하우징(4) 사이에 있는 제 3 롤링 벨로우즈(9)가 피스톤 후면 쪽으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈(7, 8)가 실제로는 동일하게 작용하는 직경(16, 17)을 갖는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전 대칭 피스톤(6)의 외부면이 적어도 부분적으로는 원추형 재킷으로서 형성되었고, 상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈(7, 8)가 상이하게 작용하는 직경(16, 17)을 갖는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈(7, 8)에 작용하는 직경(16, 17)이 각각 상기 제 3 롤링 벨로우즈(9)에 작용하는 직경(18)보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 롤링 벨로우즈(7)에 작용하는 직경(16)이 상기 제 2 롤링 벨로우즈(8)에 작용하는 직경(17)보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서,
    상기 포트 형상의 회전 대칭 하우징(4)의 상부 영역이 차체에 고정되어 있고, 상기 피스톤 로드(5)의 하부 영역이 휠 서스펜션에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항에 있어서,
    관류 가능한 드로틀 밸브가 스위칭- 또는 제어 가능한 밸브로서 형성되어 있고, 작업 챔버를 분리하는 회전 대칭 피스톤 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
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